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1引言人工砂（ArtificialSand）是0世纪60年代中期开始出现的一种粒径＜4.75mm的岩石或卵石颗粒（不包括软质、风化岩石）骨料材料，近十几年来得到迅速发展。随着时代的发展，高强度的混凝土技术发展需要更高质量的砂料，而人工砂就是在此基础上应运而生的替代天然砂资源的人造砂料。人工砂由机械加工制成，一般都为中粗砂，表面比较粗糙，棱角分明。人工砂的细度模数通常在.6～3.6之间性粒级分配相较于天然砂更差，处于粒度分布中间的颗粒数量偏少。但由于人工砂经由机械加工，通过控制生产工艺，可以在一定程度上改善和优化人工砂的级配，也就是说，可以人为的稳定控制人工砂的质量，这是天然砂所无法达到的叫目前人工砂的生产基本是由除土、破碎、筛分、除尘四大工艺流程构成。湿法人工砂生产工艺是最早在国内采用的、最成熟的人工砂生产工艺，从上世纪90年代开始普遍应用，至今仍是主流的砂料生产工艺。但该法也有比较突出的缺点：生产中需消耗大量的水资源。许多人工砂生产企业为了进一步节约成本和提高生产效益，选择将聚合氯化铝（PAC）与聚丙烯酰胺等复配作为絮凝剂处理洗砂废水，聚合氯化铝能够在水中絮凝成胶体，吸附捕捉沉淀水中颗粒杂质，达到净水的效果。再将处理后的水循环利用洗砂，这就导致了这些絮凝剂将有可能附着在人工砂表面，参与混凝土的制备。而这些新引入的离子可能会对混凝土的工作性能产生不良的影响。王志学在实践中发现用人工砂新制备的混凝土存在坍落度在很短时间内完全损失的现象，导致混凝土完全不能使用，造成了巨大的经济损失。他利用化学定性检测的方法，经过分析推测是由于人工砂中残留有聚合氯化铝引起的，虽然近些年因为含铝人工砂导致的质量事故已经有不少，但仍未引起人们足够的重视，所以寻找到一种或多种合适的快速检测人工砂中残留铝含量的方法，确定人工砂铝含量对混凝土的工作性能的具体影响乃至于尝试消除此类不良影响是非常具有探究价值和经济意义的。为解决人工砂中残留有聚合氯化铝，导致制备的预拌混凝土凝结过快的问题，本论文参考显色法测试微量铝含量的方法，拟采用铝试剂（玫红三羧酸铵）分光光度法检测人工砂中的铝含量，建立起精确测得人工砂中残留聚合氯化铝含量的方法问。尝试采用水洗法多次水洗浸泡人工砂，探究能否用这种简易的方法削减残留聚合氯化铝的含量。检测人工砂水洗前后粒度变化，探究水洗对人工砂粒度的影响，再通过测定水洗前后的人工砂制备的混凝土的凝结时间、坍落度、抗压强度等方面来探讨水洗法处理人工砂的可行性。为企业和工地快速处理含铝人工砂提供可参考的方法。实验部分本次的实验包括：以人工砂为原料制备含聚合氯化铝人工砂，再多次水洗该含铝人工砂，用铝试剂与洗砂水显色，用分光光度计测其与标准铝液的吸光度，绘制标准曲线，计算含铝量；用激光粒度仪检测水洗前后含聚合氯化铝人工砂的粒度变化；将水洗前后的含聚合氯化铝人工砂分别作为骨料制备预拌混凝土，测试两类混凝土的工作性能。.1试剂原料及仪器本实验所用主要原料及仪器见表1，。.含铝人工砂的制备模拟生产企业洗砂环节，将50L蒸憎水加入0kg人工砂中，再加入1kg聚合氯化铝，搅拌浸泡0.5h，后将砂-水体系的悬浊液镇静4h，倾倒分离。收集过滤后的含铝人工砂，烘干待用。.3铝试剂分光光度法测试.3.1标准曲线的绘制实验预先配制：10g硫酸铝钾（含量＞99.5%的标准品）；1L乙酸胺溶液浓度：g/L；1L氢氧化钠溶液浓度：g/L；mL铝试剂浓度：g/L；mL硫酸溶液浓度：（1+3）；1L盐酸溶液浓度：lmol/L；mL抗坏血酸溶液浓度：5g/L；盐酸羟胺溶液浓度：5g/L。（1）配置标准溶液。用电子天平秤取硫酸铝钾1.g，加入浓度为（1+3）的硫酸溶液10mL和mL去离子水，溶解后转移到1L容量瓶中，用去离子水定容到0mL制成mg/L的标准铝贮备液。吸取mL铝标准贮备液到mL容量瓶中，用去离子水定容到刻度，得到mg/L的铝标准溶液。（）确定最佳定pH值。吸取mg/L铝标准溶液mL到5mL比色管中，用氢氧化钠及盐酸调节pH值到、4、6、8，加去离子水补充到10mL，再分别加入抗坏血酸溶液1mL和盐酸羟胺溶液1mL，混匀后，加乙酸胺溶液10mL，再加铝试剂1mL，最后再加去离子水定容到刻度。0.5h后于50nm处，用1cm比色皿，测定吸光值，并找到最佳pH值。（3）绘制铝含量标准曲线。吸取mg/L铝标准溶液1、、3、4、6、8、10mL到5mL比色管中，用氢氧化钠及盐酸调节pH值到步骤（）中测定的最佳pH值。接着按步骤（）加入试剂，以试剂空白作参比，测定吸光度，并绘制铝含量标准曲线。.3.铝试剂检测水洗液的铝含量称取.中制备得到的含铝人工砂g加入ml蒸馏水浸泡4h（水洗一次），将砂一水体系的悬浊液过滤，再用浓硝酸调节过滤液的pH值至0，然后吸取5ml过滤液到5mL比色管中，加氢氧化钠调节至最佳pH值，重复.3.1步骤的显色环节。30min后于50nm处测定吸光度，代入铝含量标准曲线，计算出该水洗液的铝含量。如果浓度超出工作曲线范围，则需对溶液适当稀释。将上一步.3.中水洗浸泡一次后的含铝人工砂再次浸泡水洗4h，重复.3.中浸泡之后的步骤，0.5h后于50nm处测定吸光度，代入铝含量标准曲线，计算出二次水洗液的铝含量。之后再重复上述过程一次，计算出三次水洗液的铝含量。.4制备预拌混凝土试验采用商品混凝土中最常用的C30配比作为基准配合比，将未水洗的含铝人工砂以及水洗1次、次、3次后的含铝人工砂分别混合搅拌制备成预拌混凝土。3实验结果与分析3.1工作曲线铝和铝试剂在酸性和中性条件下可生成稳定的化合物，但铝试剂在酸性条件下其本底颜色很深，严重影响检测结果的准确性。实验根据空白对照组在不同pH下的铝试剂的吸光度值，确定了当pH为5.9~6.0时，空白影响相对比较小，其吸收值也相对比较稳定。在pH为5.9的环境下，绘制出了标准溶液的工作曲线，其线性方程为Y=0.X+0.，相关系数R=0.，见图1。3.铝离子含量的变化用铝试剂检测出人工砂水洗液吸光度后，代入标准曲线方程，计算处理可得溶液中铝离子浓度。其结果见表3。伴随着水洗次数的增加，人工砂中铝离子含量会显著降低。但同时，我们发现人工砂的平均粒径大幅增大，说明水洗过程中，不可避免地洗掉了人工砂中的细砂和石粉成分，会使混凝土的包裹性变差，容易造成混凝土的离析。3.3混凝土的工作性能从预拌混凝土的坍落度来看，水洗一次的人工砂制备的混凝土坍落度为00mm，且包裹性较好，符合正常C30混凝土的标准。而多次水洗后的混凝土坍落度已经超过30mm，表面出现了严重的泌水和离析现象；从混凝土的凝结时间来看，未水洗处理的人工砂出现早凝，初凝时间为80min，多次水洗后的混凝土初凝时间范围在~.5h内；从混凝土的强度来看，未水洗处理的人工砂混凝土7d强度最高，但后期增长缓慢，水洗一次的混凝土8d强度最高，达39.7MPa。4结语铝试剂能够明显地与聚合氯化铝中的铝离子发生显色反应，且能绘制出一条较为标准准确的工作曲线，能够方便于直接测试未知人工砂表面的铝含量。同时，将残留有聚合氯化铝(PAC)的人工砂再进行多次水洗，但水洗掉聚合氯化铝的同时，也会不可避免地带走人工砂中的石粉以及一些细小颗粒，改变人工砂的粒径分布，使其质量变差。所以，尝试用水洗法来去除残留聚合氯化铝并用分光度法检测水洗效果，再总结出水洗处理后的人工砂石粉含量的变化与制备出的预拌混凝土工作性能的关系实验，对实际施工工程中快速处理含聚合氯化铝的人工砂，有一定的指导意义。此外，除了最简单便捷的水洗法处理含铝人工砂，添加新的外加剂来中和人工砂的聚合氯化铝，如加入缓凝剂或高吸水树脂来抵消聚合氯化铝带来的早凝效果也是值得考虑的方法。最后，改进生产工艺选择无害的添加剂来处理洗砂废水或直接换用无需洗砂的干法生产工艺等，也是从根源上解决残留聚合氯化铝的方法之一。

文章来源：砼话

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